Sismologia: Fibra Ottica per misurare i Terremoti

Un recente studio condotto da scienziati del Caltech ha dimostrato come i cavi in fibra ottica posizionati in California possono rilevare e misurare terremoti, fornendo informazioni dettagliate sulla durata, posizione e sezioni specifiche della faglia coinvolte nella rottura. Questa tecnica, conosciuta come rilevazione acustica distribuita, utilizza emettitori laser e imperfezioni nel vetro del cavo per rilevare le onde sismiche. Gli scienziati hanno utilizzato una sezione di cavo lunga 100 km per analizzare un terremoto del 2021 e hanno rivelato quattro sottoeventi che normalmente sarebbero passati inosservati. Questo metodo offre una soluzione economica e scalabile rispetto ai costosi sismometri tradizionali. La collaborazione tra il team del professore Zhongwen Zhan e il laboratorio della professoressa Nadia Lapusta ha permesso di creare un modello preciso del terremoto basato sui dati raccolti dalla rilevazione acustica distribuita. Questa tecnologia offre una migliore comprensione dei dettagli della rottura della terra e può rivoluzionare lo studio dei terremoti.

La scoperta dei cavi in fibra ottica come strumenti di rilevazione sismica

In mezzo alla vasta rete di cavi in fibra ottica che si estende in California, Stati Uniti, si cela un sorprendente segreto: questi cavi non solo forniscono connessione a Internet, ma hanno anche la capacità di rilevare e misurare sismi. Recentemente, un’indagine condotta da scienziati del Caltech ha dimostrato come una porzione di cavo in fibra ottica possa rivelare i dettagli intricati di un terremoto, fornendo preziose informazioni sulla sua durata e posizione, così come sulle specifiche sezioni della faglia che hanno causato la rottura.

La rilevazione acustica distribuita come metodo innovativo

Un metodo innovativo per misurare l’attività sismica Per molti anni, il professor Zhongwen Zhan, esperto di geofisica, e il suo gruppo hanno esplorato l’idea di riutilizzare i cavi in fibra ottica per aumentare notevolmente la nostra capacità di misurare l’attività sismica. Questa tecnica, nota come rilevazione acustica distribuita, prevede il posizionamento di emettitori laser su una delle estremità del cavo, che inviano fasci di luce attraverso il nucleo di vetro del cavo. Le piccole imperfezioni nel vetro riflettono una parte della luce verso la sorgente, creando punti di riferimento lungo il cavo. Quando le onde sismiche attraversano il suolo, causano piccoli movimenti nel cavo, alterando il tempo di percorrenza della luce verso i punti di riferimento. Ciò fa sì che ogni imperfezione funzioni come un sismometro, consentendo agli scienziati di mappare con grande precisione le onde sismiche.

I risultati dello studio sulla rilevazione acustica distribuita

In uno studio recente pubblicato sulla rivista Nature, i ricercatori hanno utilizzato una sezione di cavo in fibra ottica lunga 100 km per analizzare in dettaglio la meccanica di un terremoto di magnitudo 6 avvenuto nel 2021. Questa sezione di cavo ha funzionato come una rete di 10.000 sismometri, rivelando una sequenza di quattro “sottoeventi” che componevano il terremoto, sottoeventi che normalmente sarebbero passati inosservati per una rete sismica convenzionale.

Zhongwen Zhan, capo dello studio, sottolinea l’importanza di questa tecnica: “Se possiamo espandere la copertura della misurazione dell’attività sismica, possiamo rivoluzionare il modo in cui studiamo i terremoti e fornire avvisi più avanzati”. Anche se non possiamo prevedere i terremoti, la rilevazione acustica distribuita ci offre una migliore comprensione dei dettagli dietro la rottura della terra”.

Un’alternativa economica e scalabile

Migliaia di sismometri virtuali Rispetto ai costosi sismometri convenzionali, che possono arrivare a costare fino a $50.000 ciascuno, l’utilizzo di cavi in fibra ottica offre una soluzione molto più economica e scalabile. Coprire l’intero stato della California con cavi in fibra ottica significherebbe avere milioni di sismometri virtuali distribuiti in tutto il territorio.

La collaborazione tra scienziati per un modello preciso

La collaborazione tra il team di Zhongwen Zhan e il laboratorio del professor Nadia Lapusta, esperto di ingegneria meccanica e geofisica, ha permesso di creare un modello accurato del terremoto basato sui dati raccolti dalla rilevazione acustica distribuita. Questo modello ha rivelato non solo i momenti precisi dei sottoeventi, ma anche le loro esatte posizioni sulla faglia.

Zhan utilizza una metafora per descrivere l’importanza di questa tecnologia: “La nostra tecnologia è come un potente telescopio per i terremoti”. Proprio come un potente telescopio rivela dettagli invisibili nello spazio, la rilevazione acustica distribuita permette agli scienziati di rivelare aspetti della fisica dei terremoti che in passato erano difficili da comprendere.